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傳統(tǒng)傳感器只提供有限數(shù)量的土體邊坡讀數(shù)。分布式光纖測(cè)試系統(tǒng)卻能夠采集邊坡表面與內(nèi)部的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到邊坡穩(wěn)定性的綜合剖面。

與奧地利鐵路合作(?BB)，格拉茨科技大學(xué)工程測(cè)量與測(cè)量系統(tǒng)研究所運(yùn)用分布式光纖測(cè)試系統(tǒng)，為Semmering – Basistunnel項(xiàng)目的一段壓實(shí)土邊坡進(jìn)行了全面的監(jiān)測(cè)工作。

項(xiàng)目介紹

27.3公里長的Semmering- Basistunnel是一個(gè)非常重要的項(xiàng)目，旨在提供連接奧地利城市：維也納、格拉茨和克拉根福的高速鐵路連接。同時(shí)也是歐盟波羅的海-亞得里亞海高速鐵路走廊倡議的一個(gè)關(guān)鍵組成部分。

在隧道施工準(zhǔn)備過程中，開挖了一條溝，以便進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。這條溝的開挖工作，以及隨后的隧道工程共計(jì)產(chǎn)生約425萬立方米的土石材料。這些材料被放置于就近的、具挑戰(zhàn)性的多山地帶，以加筋土結(jié)構(gòu)形式存在：采用土釘加固以及提供土工格柵。完成后的結(jié)構(gòu)長度為1300米，高度可達(dá)25米。

為了全面監(jiān)測(cè)加筋土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，分布式光纖測(cè)試系統(tǒng)和溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)被用來提供全面的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，不僅在施工階段，竣工后也持續(xù)提供監(jiān)測(cè)服務(wù)。

光纖安裝

光纖被集成到土工結(jié)構(gòu)內(nèi)部的每一層土工格柵上。并用錨栓確保光纖與土工格柵保持良好的結(jié)合。

對(duì)于每一層的光纖回路，回路的一半被預(yù)先施加應(yīng)變，以確保土工格柵的任何變形都能被光纖感知到。回路的另外一半保持松弛狀態(tài)，所以可以收集到相關(guān)數(shù)據(jù)用于溫度補(bǔ)償。

安裝到土坡內(nèi)的光纖總長為2 km。采用的光纖為BRUStrain V4，由BruggKabel AG公司生產(chǎn)。
 

測(cè)試與結(jié)果

分布式光纖測(cè)試系統(tǒng)監(jiān)測(cè)了土坡施工過程以及完工后長期的光纖應(yīng)變變化。

結(jié)果顯示，隨著坡體的施工，光纖感知到的應(yīng)變不斷變大，最大的變化發(fā)生在放置土石材料的早期。

將計(jì)算結(jié)果有效地應(yīng)用于工程有限元分析計(jì)算中，有助于工程師對(duì)邊坡進(jìn)行更為真實(shí)的認(rèn)識(shí)。
 

結(jié)語

該項(xiàng)目成功地證明，分布式光纖測(cè)試系統(tǒng)可以可靠地用于施工期邊坡監(jiān)測(cè)以及建成后的長期邊坡監(jiān)測(cè)。應(yīng)變傳感數(shù)據(jù)從內(nèi)部提供了對(duì)土體結(jié)構(gòu)的實(shí)際了解。

此外，該項(xiàng)目也提供了強(qiáng)力的證明：將光纖固定到土工格柵上是一個(gè)可靠且可行的、將光纖安裝到土體結(jié)構(gòu)內(nèi)的有效方法。

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